Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Střední odborná škola Otrokovice Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika 1 DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor Ing. Miroslav Hubáček Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-EL-ELZ/2-EL-2/2 Název DUM Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-51-H/01 Obor vzdělávání Elektrikář Vyučovací předmět Elektronická zařízení Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 16 – 17 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: seznámení se způsoby modulace analogového signálu a využitím v praxi Vybavení, pomůcky Počítač, dataprojektor, interaktivní tabule Klíčová slova Amplitudová modulace, frekvenční modulace, fázová modulace Datum 24.2.2013

Amplitudová, frekvenční a fázová modulace Náplň výuky Rovnice harmonického signálu Amplitudová modulace Frekvenční modulace Fázová modulace Využití modulace v praxi

Rovnice harmonického signálu Modulace je definována na základě rovnice popisující harmonický signál 𝒂= 𝑨 𝒎 𝒔𝒊𝒏 𝝎𝒕+𝝋 kde 𝒂 (okamžitá hodnota) je závisle proměnná a 𝒕 (čas) nezávisle proměnná. Jedná se tedy o matematickou funkci, kde se okamžitá hodnota mění v závislosti na čase podle sinusové funkce. Parametry rovnice, které ovlivňují modulaci jsou 𝐴 𝑚 – amplituda signálu, 𝜔 – úhlový kmitočet a 𝜑 − fázový posun.

Obr. 1: Amplitudová modulace Modulačním (modulujícím) signálem můžeme ovlivňovat amplitudu 𝑨 𝒎 vf nosné vlny, frekvence vlny zůstává stejná okamžitá hodnota nosné vlny (vf) se mění podle okamžité hodnoty modulační vlny (nf) udává se hloubka modulace m Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 1: Amplitudová modulace

Amplitudová modulace Při přenosu vznikají postranní pásma. Přenos větší šířky pásma je spojen s různými technickými potížemi. Proto bylo stanoveno, že pro amplitudově modulovaný rozhlasový signál bude vyhrazeno pásmo postranních kmitočtů ± 4,5 kHz. Celková šířka rozhlasového kanálu pro přenos amplitudově modulovaných signálů bude tedy 9 kHz. Obr. 2: Vznik postranních pásem

Kmitočtová modulace při frekvenční modulaci nedochází k ovlivňování amplitudy nosné vlny, nýbrž ke změnám frekvence frekvence nosné vlny není stabilní jako u amplitudové modulace modulační signál frekvenci nosné částečně mění – zvyšuje ji a snižuje změna hustoty kmitů odpovídá změně hustoty nosné vlny. kladná půlvlna modulačního signálu způsobuje zvyšování frekvence, záporná půlvlna se frekvenci snižuje.

Kmitočtová modulace rychlost změn závisí na modulačním kmitočtu kmitočtu modulačního signálu tedy odpovídá počet frekvenčních změn nosné vlny za sekundu frekvenční zdvih Δf odpovídá hloubce modulace Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 3: Kmitočtová modulace

Fázová modulace modulační vlna mění fázi nosné vlny amplituda nosné vlny zůstává stejná při změně fáze se mění i frekvence nosné vlny u fázové modulace se udává fázový zdvih Δϕ Nosná vf vlna Modulační nf vlna Modulovaný signál Obr. 4: Fázová modulace

Srovnání amplitudové a frekvenční modulace Výhody FM větší rozsah přenosu nízkofrekvenčních kmitočtů velký frekvenční zdvih – dynamika přenosu menší rušení příjmu omezení vzájemného rušení sousedních stanic potlačeni slabšího rušivého signálu – capture effect (efekt zachycení) jednodušší řešení koncového stupně vysílače Nevýhody FM komplikovanější technické řešení na přijímací straně požadavek na mnohem větší šíři pásma vysílané vlny – do stanovené šíře vysílacího pásma se vejde podstatně méně stanic

Rozdíl mezi frekvenční a fázovou modulací při modulování ss signálem můžeme stejnosměrnou informaci přenést prostřednictvím frekvenční modulace – kmitočet nosné vlny se trvale změní stejnosměrný signál nelze přenést prostřednictvím fázové modulace fáze nosné vlny se sice trvale změní, ale její kmitočet se oproti původnímu nezmění tato trvalá fázová změna není při příjmu běžnými prostředky zjistitelná

Využití v praxi Amplitudová modulace velmi dlouhé a dlouhé vlny střední vlny krátké vlny oblast využití: námořní a letecká radionavigace, rozhlas, radioamatérské a meteorologické služby Frekvenční modulace velmi krátké vlny oblast využití: rozhlas a televize, syntéza zvuku, magnetický záznam zvuku Fázová modulace oblast využití: elektronické hudební nástroje

Kontrolní otázky: Jaké jsou parametry rovnice harmonického signálu ? Vysvětlete podstatu amplitudové modulace. V čem se liší frekvenční modulace od fázové ? Kde se v praxi využívá analogová modulace modulace ?

Seznam obrázků: Obr. 1:Modulace: amplitudová modulace. In: eStránky [online].2012 [vid. 14. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/modulace.html Obr. 2: Modulace: vznik postranních pásem. In: eStránky [online]. 2012 [vid. 14. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/modulace.html Obr. 3: Modulace: frekvenční modulace. In: eStránky [online]. 2012 [vid. 16. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/frekvencni-modulace.html Obr. 4: : Modulace: fázová modulace. In: eStránky [online]. 2012 [vid. 16. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.ackoo.estranky.cz/clanky/fazova-modulace_-rozdil-mezi- farovou-a-frekvencni-modulaci.html

Seznam použité literatury: [1] BEZDĚK, M., Elektronika I. České Budějovice: KOPP, 2002. ISBN: 80-7232-171-4 [2] Modulace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Modulace [3] PETERKA, Jiří. Modulace. In: eArchiv [online]. 2011 [cit. 20. 2. 2013]. Dostupné z: http://www.earchiv.cz/a91/a142c110.php3 [4] Úhlová versus fázová modulace. In: Úhlová a frekvenční modulace [online]. 2013 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://fm-pm.godlike.cz/

Děkuji za pozornost 